Calculadora de la recta de intersección de dos planos

Encuentra un punto, el vector director y la ecuación paramétrica de la recta común a dos planos en 3D.

Introduce dos ecuaciones de planos
Usa los coeficientes de ax + by + cz + d = 0.
Plano 1
Plano 2

Acerca de la recta de intersección

Dos planos no paralelos en el espacio tridimensional se cortan en una recta. Esta calculadora acepta cada plano en la forma estándar ax + by + cz + d = 0 y devuelve un punto de la recta común, un vector director y una ecuación vectorial paramétrica. Los cuatro coeficientes describen la orientación y el desplazamiento de cada plano. Multiplicar todos los coeficientes de una ecuación por el mismo número distinto de cero no cambia el plano. La dirección de la recta de intersección se obtiene mediante el producto vectorial de las normales de los planos. Un plano escrito como ax + by + cz + d = 0 tiene como vector normal (a, b, c). Un vector perpendicular a ambas normales es paralelo a ambos planos, por lo que el producto vectorial de n1 y n2 da una dirección válida. Después, la calculadora fija una coordenada y resuelve las dos ecuaciones simultáneas restantes para encontrar un punto conveniente de la recta. Cualquier múltiplo escalar no nulo del vector director mostrado representa la misma recta, y otro punto también puede describir la misma solución. Si el producto vectorial es el vector nulo, las normales son paralelas. En ese caso, los planos son distintos y no se cortan, o coinciden y comparten infinitas rectas. Ningún caso tiene una única recta de intersección, así que la calculadora informa de ello en lugar de inventar un resultado. Los valores muy pequeños se tratan con cuidado para evitar mostrar un cero negativo causado por la aritmética de coma flotante. Las rectas de intersección aparecen en geometría analítica, gráficos por computadora, CAD, modelado estructural y cálculo multivariable. Puedes verificar el resultado sustituyendo el punto mostrado en las dos ecuaciones originales. También puedes sumar cualquier múltiplo del vector director a ese punto; cada terna de coordenadas resultante debe satisfacer ambas ecuaciones. La forma paramétrica resulta especialmente útil para encontrar puntos, comprobar intersecciones con otros objetos o convertir la recta a forma simétrica cuando todas las componentes de dirección son distintas de cero.

Ejemplos

Estas parejas de planos ilustran configuraciones de intersección habituales.

Ecuaciones de los planosIntersecciónComprobación
x + y + z - 1 = 0; x - y + z - 1 = 0r = (0, 0, 1) + t(2, 0, -2)Ambas ecuaciones dan cero a lo largo de la recta.
x + y - 2 = 0; z - 3 = 0r = (2, 0, 3) + t(1, -1, 0)La recta permanece en el plano horizontal z = 3.
x = 0; y = 0r = (0, 0, 0) + t(0, 0, 1)Los dos planos coordenados se cortan en el eje z.

Cómo usar la calculadora

  1. Reescribe cada plano con todos los términos a la izquierda y cero a la derecha.
  2. Introduce los coeficientes de x, y, z y el término constante del Plano 1.
  3. Introduce los cuatro coeficientes correspondientes del Plano 2.
  4. Selecciona Calcular intersección para obtener un punto, una dirección y la ecuación paramétrica.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se obtiene el vector director?

La calculadora obtiene el producto vectorial de los dos vectores normales. El resultado es perpendicular a ambas normales y, por tanto, paralelo a los dos planos.

¿Por qué mi respuesta puede verse distinta de otra correcta?

Una recta tiene infinitos puntos y su vector director se puede multiplicar por cualquier escalar no nulo. Por eso, ecuaciones paramétricas diferentes pueden describir exactamente la misma recta.

¿Qué ocurre si los planos son paralelos?

Las normales paralelas tienen producto vectorial nulo, por lo que no se puede calcular una dirección única. Los planos paralelos distintos nunca se cortan; los coincidentes comparten infinitas rectas.

¿Cómo puedo verificar el resultado?

Sustituye el punto mostrado en ambas ecuaciones y comprueba que cada expresión vale cero. Después, verifica que el producto escalar de cada normal con el vector director sea cero.

¿El coeficiente d debe ser negativo?

No, d puede ser positivo, negativo o cero. Solo introduce la ecuación exactamente en la forma ax + by + cz + d = 0.